蜜环菌与天麻的共生关系研究进展

赵麒鸣，吴 鹏，刘鸿高，桂明英，

(1.云南农业大学，云南 昆明 650201；
2.云南省高原特色产业研究院，云南 昆明 650521)

蜜环菌（Armillaria mellea（Vahl）P.Kumm.）隶属于真菌界（Fungi），担子菌门（Basidiomycota），担子菌纲（Basidiomycetae），伞菌 目（Hymenomycetes），属 白 蘑（口蘑）科（Tricholoma-taceae），蜜环菌属（Armilaria）。因菌盖表面呈蜜黄色，菌柄上部有环，所以命名为“蜜环菌”。野生蜜环菌夏秋季多丛生或群生于针阔叶林潮湿的枯木上；
人工栽培蜜环菌是利用段木、木屑、农作物秸杆等原料培育而得。

天麻（Gastrodiaelata）是传统名贵药材，隶属树兰亚科（Epidendroidae）、天麻属（Gastrodia），无根，无叶，是多年生异养草本植物，广泛用于中成药方剂的配制及各种疾病的防治，有着极高的药用价值[1]。

天麻自身无光合作用，需从入侵的蜜环菌中获取营养物质而生长发育[1]。其种子的萌发，需从紫箕小菇（Mycenaosmuudicola Lange）、兰小菇（Mycenaorchidicola）等共生萌发菌中吸收营养。蜜环菌即榛蘑，为常见食药用菌，多生长在榛材岗上。受真菌间的共生关系影响，蜜环菌菌材常用于天麻栽培中促进子实体生长发育[2]。

蜜环菌生长发育过程中，其形态结构可分为子实体和菌丝体两个阶段。然而，菌索是菌丝在不良的环境条件下或生长后期发生的适应性变态，即菌丝体交织肉结组成绳索状的组织。多年研究得出结论，蜜环菌是以菌索的形态侵染天麻，天麻从而同化蜜环菌获得营养进行生长[3]。在自然界中，蜜环菌与天麻是一种极为特殊的共生关系。

2.1 共生机理

天麻（Gastrodiaelata）具有较高的营养价值和药用价值，与蜜环菌为共生关系。蜜环菌是天麻的营养源，蜜环菌离开天麻可独立生长，而天麻离开蜜环菌不能生长。蜜环菌以树木纤维为其提供生长所需的营养，天麻又靠消化侵染自身的蜜环菌而获得营养，当蜜环菌营养来源不足，天麻生长减弱时，蜜环菌又可以利用天麻体内的营养供其生长。当管理不善天麻抵抗力降低或受损伤时及长出新生麻的母体逐渐衰老便会失去消化蜜环菌菌丝的能力。大量菌丝穿过消化层细胞进入内部组织，把天麻作为自己营养，直到把麻体"吃空"为止。天麻有专门消化蜜环菌本领，原因是其皮层组织内有层具有消化作用细胞。当蜜环菌幼嫩菌索侵入天麻表皮延伸至消化层细胞后，消化层细胞便分泌出酶溶菌酵素，将侵入的菌丝溶解而作为自己的营养消化掉。菌丝不断的沿消化细胞层成束的向四周扩散，天麻不断得到营养供应。故蜜环菌生长得越旺盛，侵入天麻块茎越多，天麻营养越多，生长发育越快[4]。天麻对蜜环菌的选择共生机制研究中，从天麻生长繁衍的角度看，天麻生物种对相应蜜环菌的诱导性强大，蜜环菌的入侵性较弱，则天麻正常生长；
相反，如果诱导性较弱，入侵性较强，则天麻被吞噬，因此只有具备强大的诱导系统的天麻种与入侵较弱的蜜环菌种结合，才能使天麻通过相应的策略获得营养以维持自身的生长繁衍。在蜜环菌侵入天麻皮层后，天麻植物体内多酚氧化酶PPO、苯丙氨酸解氨酶PAL，以及基于蜜环菌种的3 个DNA 核糖体区域基因（IGS-1，ITS，EF-1a）的表达性突出[5]。

2.2 影响天麻产量因素

根据蜜环菌与天麻共生机理及蜜环菌菌种生长机制，由此展示主要影响天麻产量因素的研究如下：王秋颖[6]、陈明义等[7]对不同蜜环菌菌株对天麻产量的影响进行研究，结果发现优质菌株表现出生长速度快、菌索分枝多、菌索粗壮、菌索内菌丝色白，其伴播天麻产量高、品质好。季宁等[8]在栽培方式的试验中得出结论，同一蜜环菌菌株在仿野生栽培试验和室外箱栽试验中，与对照伴栽天麻效果不一致。王永等[9]通过采用不同蜜环菌菌株培养菌材，并与红天麻伴栽，观察记录不同蜜环菌栽培种对青冈菌材的侵染情况以及不同处理红天麻的农艺性状，检测天麻的有效成分含量，发现菌株MHJ-1 与红天麻的伴栽效果最好，不同蜜环菌栽培种对青冈菌材的侵染情况不同，对红天麻农艺性状、产量及质量的影响也不同；
其伴栽的天麻醇溶性浸出物含量、天麻素含量、天麻素与对羟基苯甲醇总含量均最高，且极显著高于对照菌株，并确定仿野生栽培试验表现出良好的伴栽效果。

孙士青等[10]研究得出，蜜环菌-天麻组合对在天麻生物产量及天麻素含量上有显著性差异。为保证乌天麻栽培品质提高乌天麻产量，刘天睿等[11]筛选适合彝良小草坝乌天麻伴栽的蜜环菌菌株，选择4 株（M1、M2、M3、M4）不同蜜环菌菌株，采用“三下窝”的方式栽培乌天麻。测定乌天麻产量并对乌天麻进行天麻素、对羟基苯甲醇、天麻多糖的含量测定，通过试验发现，4 株蜜环菌菌株为高卢蜜环菌族（Armillaria gallica），但伴栽的乌天麻产量和有效成分含量存在差异。以乌天麻产量、天麻素、天麻素和对羟基苯甲醇的总含量及多糖含量作为评价指标，M1 在4 个菌株与乌天麻伴栽试验中箭麻产量最高（0.981 kg·m-2），天麻素质量分数高达0.581%，天麻素和对羟基苯甲醇总量为0.595%，表现出优势性，即不同菌株伴栽乌天麻，其品质不同。发现最适宜彝良乌天麻伴栽的蜜环菌菌株为M1 菌株。

培育方法上，在阜新市彰武县樟子松林下，对长白山野生乌杆天麻进行了蜜环菌菌种培养和麻种大小对比试验；
通过连续3 a 跟踪测定天麻的单株产麻个数、单株产麻重量、单位面积产麻重量、天麻外观形态等因子，最终筛选出适合阜新地区林下栽培适用的菌棒培养方法为穴培法，选择外观优良，且个头大的天麻作为麻种进行栽培有利高产[12]。

根据上述研究文献表明，不同蜜环菌菌株对天麻的产量有较大影响，蜜环菌的菌索粗壮发达程度、生长情况、生长速度决定天麻产量高低。栽培天麻的产量与质量不仅取决于麻种、菌种质量，而且与菌麻之间的组合有关。另外，蜜环菌的栽培方法也会对天麻生长及产量存在一定影响。

2.3 蜜环菌胞外酶的影响

天麻种植中，蜜环菌的生长与胞外酶活性密切相关，在生长期间，不断向胞外分泌漆酶、纤维素酶、木聚糖酶、果胶酶、淀粉酶等。这些胞外酶的分泌为蜜环菌侵染兰科植物天麻的表皮提供了物质基础。研究表明，胞外酶对木腐菌降解营养物质的能力起着决定性作用[13]，其种类及活性大小与真菌的种类有关[14]。

在对蜜环菌胞外酶的研究中，王贺等[15]发现释放水解酶消化真菌的主要场所是天麻皮层消化细胞。薛梅等[16]通过液体培养时胞外酶活性研究发现，多个蜜环菌菌株在整个发酵培养周期中淀粉酶、滤纸纤维素酶、愈创木酚酶活性的变化趋势基本一致，表现为首先利用淀粉作为营养物质，继而开始利用基质中的纤维素；
邹宁等[17]利用蜜环菌胞内外提取物进行天麻组织培养试验，胞内提取液对天麻生长有相应的抑制效果，而胞外提取液却有促进效果。曾春函等[18]对8 种蜜环菌的胞外酶（漆酶、果胶酶、木聚糖酶和纤维素酶）活性对温度的响应进行研究，结果表明，木聚糖酶是蜜环菌主要作用的胞外酶，其活力远高于纤维素酶、漆酶和果胶酶。并且得出蜜环菌首先分泌的胞外酶是果胶酶和纤维素酶，然后才是漆酶。且蜜环菌多糖的累积与其分泌的胞外酶漆酶、木聚糖酶活力呈现显著相关性。刘晓杰等[19]对黄绿蜜环菌胞外葡萄糖基转移酶酶活性进行研究，结果表明30 ℃下酶活稳定性最高，pH 值在6~7 内酶活稳定性最好。刘晓敏等[20]通过鉴定4 株菌株，由云南基地分离的M1、M2 菌株为高卢蜜环菌（Armillaria gallica Marxm.&Romagn.），由吉林基地分离的F2、F3 菌株为头柄蜜环菌（Armillaria cepistipes Velen.）。结合前期的天麻产量结果，初步确认高卢蜜环菌M1、M2 菌株为伴栽天麻的优良菌株；
对不同蜜环菌菌株胞外酶活性测定发现，不同菌株之间的胞外酶活性不同，存在种间差异。胞外酶活性的变化规律为：随着时间的推移，胞外酶活性和多糖含量均呈现先升高后下降的趋势，并且胞外酶活性的种间差异更为明显，高卢蜜环菌菌株的胞外酶活性更强，多糖含量更高。根据相关性分析可知，蜜环菌生长的快慢与胞外酶的活性显著相关。

根据多项研究发现，不同的胞外酶在蜜环菌生长过程中具有不同的作用。漆酶具有降解木质素、酚类物质的作用，其活性影响蜜环菌对木质素的降解能力；
纤维素酶水解纤维素产生葡萄糖，可为菌株自身生长提供碳源；
木聚糖酶能够分解位于植物次生壁的多糖结构木聚糖[21]；
淀粉酶主要水解植物多糖淀粉提供营养；
果胶酶能够降解植物细胞间质和初生细胞壁中的果胶质[22]。

如今，提高蜜环菌胞外酶活性是一项有利天麻种植的可行方法。采用松针粉等经改性纤维素酶酶解后配合食用菌菌渣、南瓜蛋白、膨化米糠壳等经发酵制备蜜环菌培养基，合理的搭配，丰富的营养，可以提高蜜环菌胞外酶活性，进而提高胞外酶栽培效率，采用的改性纤维素酶，在培养基中存在时间长，可以持续协同分解纤维素，给蜜环菌提供营养；
采用生物活性磷酸钙多孔微球吸附加载的发酵菌进行发酵，有效地提高了酵母菌的活性，促进了培养基原料的分解，便于养分的吸收和利用；
测定1 L 发酵液最高酶活力为48744.0～51202.0 U（在pH 3.0，以ABTS 为底物含有50 mmol·L-1的酒石酸钠缓冲液中），发酵条件为葡萄糖添加2.5%，碳氮比为3（以蛋白胨氮源计），微量元素添加量为15 mL，起始发酵pH 为5.0，经过验证，确定此工艺可作为蜜环菌发酵产漆酶生产的参考依据[23]。

蜜环菌胞外酶不仅能为蜜环菌生长发育提供营养，还为其侵染天麻形成共生机制提供物质条件，因此对蜜环菌胞外酶活性的探究对于蜜环菌和天麻生长都具有着重要意义。

通过上述对天麻蜜环菌各方面的研究与分析，蜜环菌的菌种对天麻生长的影响存在直接关系。并且为了保证蜜环菌可为天麻提供充足营养，蜜环菌菌索需要保持相对活性，其次生长过程中需提供蜜环菌最适合的碳源、氮源及优质菌材。天麻蜜环菌种植需多应用生产新技术，制备优质的蜜环菌母种及原种，选育符合种植地域的蜜环菌栽培种。

天麻蜜环菌属于中成药、处方药，没有明显的不良反应，相对于安全性较高。然而，受中药发酵环节生产制约因素差异影响，有必要从宏观环境下进行栽培技术改进，以整体提升天麻的生产效率及品质。

综上所述，在天麻种植过程中，蜜环菌与天麻的栽培环节里，基于蜜环菌形态学、生物学特征、地域分布、生长环境等影响，需要进一步探究蜜环菌种质资源的利用与其栽培技术的提升。根据蜜环菌与天麻共生机理及其胞外酶的相互影响，总结出一些高效可利用的天麻蜜环菌栽培技术及天麻蜜环菌的釆后处理方法，以此达到整体提升栽培效果，更好地满足栽培要求。同时，重视蜜环菌菌种的相关研究可为天麻种植提供绝对性的指导意见及思路。